خلاصه
اثر مدیریت خاک مختلف برحسب کشت و چرخش محصول بر روی پوسته شدن خاک بابه کارگیری باران دائمی مصنوعی برای زمینهای آزمایشی تارسیدن به شرایطی با حالت ثابت بررسی شدند. مقایساتی با زمینهای بایر که درمعرض بارندگی طبیعی برای یک دوره 4 ماهه قرار گرفتند صورت گرفت. اختلافات مهم در زبری خاک بین شخم و عملیات کلوخ شکنی منجر به نفوذ بیشتر و زمانهای طولانی تر جریان اصلی آب برای عملیات شخم زنی هرچند اختلافاتی درزبری و نفوذ سطح و میزانهای جریان آب درمیان طرز عمل درزمانی که به شرایط حالت ثابت تنها بعد از دو ساعت رسیدند غیر مهم بودند. انتقالات پوسته که درمحل اندازه گیری شد به طور مهمی در شخم و دیسک و عملیات کلوخ شکنی برای پوشش چمنی درمقایسه با چرخش دائمی ذرت کمتر بودند .پوسته‌ها درزمان شکل گرفتن دربالای کلوخ‌ها درمقایسه با پوسته‌های شکل گرفته شده بین کلوخ‌ها در عملیات شخم زنی ضریب هدایت بالاتری داشتند و انتقالات پوسته‌های شکل گرفته تحت بارندگی آزمایشی کوتاه مدت با انرژی زیاد به طور مهمی متفاوت از آنهایی نبود که تحت شرایط طبیعی شکل گرفتند و بعدی با بارندگی متناوب کم انرژی درطول یک دوره4 ماهه مشخص شد. هرچند ریخت شناسی آنها به طور مهمی متفاوت بود. نمونه‌های رسوبی و تاثیر انرژی که با بارندگی ارتباط داشتند توسط بسیاری از محققان مورد مطالعه قرار گرفتند .بسیاری از آزمایشات درارتباط با جریان آب و فرسایش خاک گزارش شدند. پدیده پوسته شدن خاک و مراحل فیزیکی مربوطه که با حرکت آب با خاک زیرین ارتباط دارد مورد توجه کمی واقع شده است . مکانیسمهای شکل گیری پوسته پیشنهاد شده بودند. و تاثیر پوسته شدن برروی نفوذ اثبات شد. اما برای نشان دادن تاثیر پوسته شدن بر روی فرسایش خاک یا ارزیابی کردن سابقه دروکردن و عملیات کشت برروی پوسته شدن و نفوذ مربوطه و جریان آب تحقیق کمتری انجام شده است. به طور مهمتری اکثر این مطالعات درمورد خاکها درمحل انجام شدند و نتایج و استنتاجات مشتق شده از مطالعات آزمایشگاهی بعضی اوقات با موقعیتهای زمین مقایسه میشوند. میزان پوسته شدن خاک و حرکت مایع مرتبط با خاک زیرین بزرگی جریان آب و فرسایش را در خاک بایر تعیین کردند. ازاینرو هدف ازاین مطالعه مشخص کردن مرحله پوسته شدن خاک و تاثیرات آن برحسب تراوش و جریان آب و فرسایش به عنوان تابعی از فاکتورهای عملی یعنی عملیات کشت و چرخش‌های محصول است. میزان پوسته شدن خاک برحسب انتقال هیدرولیک پوسته بیان شد. تحلیلهای ریخت شناسی ریز برای توضیح دادن اختلافات فیزیکی صورت گرفتند.
مواد وروشها :
مطالعه برروی آبلیز لای میامی انجام شد. AP افقی 26درصد رس و 61درصد لای و 13درصد ماسه داشت. دو چرخش محصول و 2روش کشت مطالعه شدند. چرخش‌ها پوشش چمنی برای 5سال بودند که برای 2 سال به دنبال ذرت آمدند. در1974 خاک دوباره برای اولین بار بعد از 5سال شخم زده شد. 2- ذرت دائمی . 7سال قبل ذرت کاشته شد و بیاین وجود برنامه‌هایی وجود ندارد که این زمین را به پوشش چمنی تبدیل کنیم. رو خاک در چرخش پوشش چمنی 5.5 درصد کربن آلی داشت و روخاک درچرخش ذرت پیوسته 5درصد کربن آلی داشت .روشهای کشت عبارت بودند از شخم زدن تنها و کشت قراردادی . شخم زدن در پوشش چمنی کلوخ‌های بزرگی را به وجود آورد وفضاهای درون کلوخ را ایجاد کرد ( اندازه متوسط 30 سانتیمتر یا بیشتر ) و پوشش چمنی به طور ناقصی مدفون شد. زراعت در یک خاک این روش را آماده کرد و به علت مسائلی با کاشت و رویش تخم و علفهای هرزه این روش ظاهرا بدون کشت بیشتر غیر احتمالی بود. عملیات پوشش چمنی سرسری شخم زدن ازاینروسه عملیات دیگر را که درجداول از یک تا 6 شماره گذاری شده بودند مد نظر قرار نداد. سه عملیات برای تحریک کردن پوسته شدن سطح و جریان آب درمعرض بارندگی مصنوعی قرار میگیرند. خاک تازه شخم زده شده با لایه‌های پولی اتیلنی سیاه درمی 1974 در زمینهای تصادفی انتخاب شده جهت حفاظت کردن از مصالح دانه ای حاصل از فرو پاشیدگی تحت بارندگی طبیعی پوشش داده شدند و اندازه گیری‌های درمحل درماه ژوئن و ژانویه انجام شدند. درطول دوره می‌تا اوت 1974 سه عملیات درمعرض بارندگی طلبیعی قرار گرفتند. اندازه گیری‌های درمحل دراوت 1974 انجام شد. انرژی کلی بارندگی به کار رفته برای عملیات 1و 2و 3 ( بعد از زمانیکه به شرایط تراوش و جریان آب با حالت ثابت رسیدند تقریبا میانگین 03 joules /cm2 بودند. ثبت‌های بارندگی طبیعی برای دوره می‌تا اوت 1974 بررسی شد و و برای هرساعت در هرروز مقدار بارندگی را به لیست درآوردند . جمع بندی انرژی بارندگی کلی که توسط زمینهای طبیعی دراین دوره 4 ماهه دریافت شد یک مقدار 0.75 joules / cm2 را به وجود آوردند. سه زمین ( هر کدام 60 در 60 سانتی متر ) برای هریک از 6 عملیات مشخص شدند. یک وسیله ای برای اندازه گیری زبری سطح ، یک شبیه ساز باران و تجهیزاتی برای اندازه گیری انتقال پوسته در محل و جریان آب برای مطالعه مورد نیاز بودند.
زبری سطح خاک :
یک شاخصی از زبری سطح خاک ترتیب کلوخ‌ها و فضاهای درون کلوخ را نشان میدهد و ازاینرو میزانی از ذخیره سازی کاهش یافته باران است. انحراف معیار و خطای استاندارد ارتفاعهای چهار گوش به عنوان نشانه‌هایی از زبری سطح خاک مورد استفاده قرار گرفتند. انحراف معیار دراین مطالعه مورد استفاده قرار گرفت و ارتفاعات با به کارگیری یک وسیله چهار گوش اندازه گیری شدند ساده تر اما دراصل مشابه با آنی بودند که توسط بورول توضیح داده شد. دوازده چهار گوش 5.1سانتی متر جدا در یک مقیاس نصب شدند که هر 5.1 سانتی متر درپایین طول هر زمین طولانی 60 سانتی متری حرکت کردند و برای هرزمین 144 نقطه اطلاعاتی را ایجاد کردند. اندازه گیری‌های زبری درکلیه زمینهای عملیاتهای 1و2و3 قبل و بعد از باران شبیه سازی شده و در کلیه زمینهای عملیات 4و5و6 بعد از درمعرض بارندگی طبیعی قرار گرفتن انجام شدند.
شبیه سازی باران :
بارندگی با به کارگیری یک افشانک 80100-veejet که به نوسان درآمدند شبیه سازی شدند طوری که نمونه اسپری درسرتاسر یک زمین زیر افشانک حرکت کرد. افشانک تقریبا در 2.4m بالای زمین قرار گرفت و ذر فشار 4.12N/cm2 برای یک پخش قطره ای معین به کار انداخته شد. شدت بارندگی بادوره اسپری زدن درزمین کنترل شد. شبیه ساز بارندگی شامل یک مجوعه افشانک و یک مکانیسم کوبش میشود که بر روی برج افشانک نصب شدند. ( یک فریم یا قالب افقی که با 4 پایه پشتیبانی شده است) جزئیات ساخت میتواند از طریق محققان به دست آید. شبیه ساز برای یک شدت میانگین بارندگی درحدود 8.5 cm/hr در مادیسون درجه بندی شد و ویسکانسین یک شدت پیک 30دقیقه ای است با یک فاصله بازگشت ده ساله است انرژی جنبشی این بارندگی شبیه سازی شده 20.9 ژول بر سانتی متر بود. این درحدود 73درصد از انرژی بارندگی طبیعی در 8.5 cm /hr توسط هودسون گزارش شد. چنین تقریبی برای اکثر مطالعات فرسایش مقایسه ای کافی درنظرگرفته شد. خاکها در معرض 8.5cm /hr بارندگی شبیه سازی شده قرار گرفتند تا جریان آب ثابت شود. یک میزان جریان آب ثابت ممکن است زمانی رخ دهد که میزان کاربرد آب از انتقال آب درحالت اشباع زیادتر میشودو ازاینرو به طور ضروری با پوسته شدن سطح ارتباط ندارد .هرچند اندازه گیری‌های درمحل انجام شده در این مطالعه رخداد شرایط پوسته زیر اشباع نشده رادرطول جریان ثابت آب نشان داد و اینها میتوانند تنها با فرض کردن وجود یک مانع هیدرولیک برای جریان داشتن در سطح خاک ، یک پوسته توضیح داده شوند. مکانیسمهای پوسته شدن سطح فشردگی و آبرفت و رسوب و جهت گیری ذرات که ممکن است منجر به کاهش پرمنفذی خاک یادرتغییرات مهم توزیع منفذی داخل پوسته میگردد قابلیت هدایت هیدرولیک را کاهش میدهد.